Una revisión de las directrices completas para la validación de la dinámica de fluidos computacional (CFD) en plantas de energía de chimenea solar: metodología y estudio de caso del prototipo de Manzanares
Autores: Fertahi, Saïf ed-Dîn; Rehman, Shafiqur; Lahrech, Khadija; Samaouali, Abderrahim; Arbaoui, Asmae; Kadiri, Imad; Agounoun, Rachid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una revisión de las directrices completas para la validación de la dinámica de fluidos computacional (CFD) en plantas de energía de chimenea solar: metodología y estudio de caso del prototipo de Manzanares
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelado CFD
Chimeneas solares
Condiciones de contorno
Modelos de turbulencia
Modelado de transferencia de calor
Estudios paramétricos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta revisión proporciona un examen exhaustivo de los procedimientos de modelado CFD para SCPP, con énfasis en las metodologías detalladas y un estudio de caso del prototipo Manzanares en España. La introducción delinea el contexto histórico y los principios de modelado físico de las chimeneas solares, al tiempo que destaca su potencial en aplicaciones industriales. Las ecuaciones gobernantes se discuten meticulosamente, abarcando supuestos en el modelado CFD tanto en 2D como en 3D, las ecuaciones de continuidad y de momento, y la selección y precisión de los modelos de turbulencia, particularmente las ecuaciones k-. La revisión también profundiza en el modelado de transferencia de calor, abarcando la ecuación de energía y el modelado de radiación. Se analizan críticamente las evaluaciones analíticas de las relaciones de caída de presión de las turbinas y los métricas de rendimiento para la eficiencia de generación de energía. El establecimiento de condiciones de contorno en aplicaciones de chimeneas solares, incluyendo evaluaciones de temperatura del cielo y distinciones entre condiciones de contorno en 2D y 3D, se explora extensamente. Se presentan técnicas de generación de mallas para modelos CFD tanto en 2D como en 3D, respaldadas por estudios de caso. Se examinan estudios paramétricos e investigaciones experimentales para elucidar su impacto en el rendimiento de las chimeneas solares. Se introduce el diagrama de temperatura-entropía para un ciclo Brayton idealizado como un marco conceptual para el análisis de eficiencia. Se realiza la validación de los códigos CFD, tanto en 2D como en 3D, contra datos experimentales para asegurar la precisión del modelo. La revisión examina además enfoques de balance energético en el modelado de chimeneas solares, presentando resultados de CFD de última generación y discutiendo sus implicaciones en contextos tanto en 2D como en 3D. La síntesis de estos hallazgos culmina en una conclusión integral, ofreciendo perspectivas sobre las direcciones futuras y los posibles avances en el modelado CFD de chimeneas solares. Este trabajo tiene como objetivo servir como una referencia definitiva para investigadores y profesionales en el campo, proporcionando una base sólida para el desarrollo y la optimización de la tecnología SCPP.
Descripción
Esta revisión proporciona un examen exhaustivo de los procedimientos de modelado CFD para SCPP, con énfasis en las metodologías detalladas y un estudio de caso del prototipo Manzanares en España. La introducción delinea el contexto histórico y los principios de modelado físico de las chimeneas solares, al tiempo que destaca su potencial en aplicaciones industriales. Las ecuaciones gobernantes se discuten meticulosamente, abarcando supuestos en el modelado CFD tanto en 2D como en 3D, las ecuaciones de continuidad y de momento, y la selección y precisión de los modelos de turbulencia, particularmente las ecuaciones k-. La revisión también profundiza en el modelado de transferencia de calor, abarcando la ecuación de energía y el modelado de radiación. Se analizan críticamente las evaluaciones analíticas de las relaciones de caída de presión de las turbinas y los métricas de rendimiento para la eficiencia de generación de energía. El establecimiento de condiciones de contorno en aplicaciones de chimeneas solares, incluyendo evaluaciones de temperatura del cielo y distinciones entre condiciones de contorno en 2D y 3D, se explora extensamente. Se presentan técnicas de generación de mallas para modelos CFD tanto en 2D como en 3D, respaldadas por estudios de caso. Se examinan estudios paramétricos e investigaciones experimentales para elucidar su impacto en el rendimiento de las chimeneas solares. Se introduce el diagrama de temperatura-entropía para un ciclo Brayton idealizado como un marco conceptual para el análisis de eficiencia. Se realiza la validación de los códigos CFD, tanto en 2D como en 3D, contra datos experimentales para asegurar la precisión del modelo. La revisión examina además enfoques de balance energético en el modelado de chimeneas solares, presentando resultados de CFD de última generación y discutiendo sus implicaciones en contextos tanto en 2D como en 3D. La síntesis de estos hallazgos culmina en una conclusión integral, ofreciendo perspectivas sobre las direcciones futuras y los posibles avances en el modelado CFD de chimeneas solares. Este trabajo tiene como objetivo servir como una referencia definitiva para investigadores y profesionales en el campo, proporcionando una base sólida para el desarrollo y la optimización de la tecnología SCPP.